ポリアニオン型リチウムイオン電池正極材料におけるＸ線分光の高精度第一原理計算

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760537
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 大阪府立大学 (2013); 京都大学 (2012)
• 研究代表者: 池野 豪一 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (30584833)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 原子・電子構造 / リチウムイオン二次電池 / XANES / 第一原理計算 / 量子化学 / 密度汎関数理論 / 多体効果

研究概要

リチウムイオン二次電池正極材料の充放電過程における遷移金属の酸化・還元状態変化を調べる上で遷移金属L2,3端X線吸収分光(XANES)は有力な実験手法であるが、その解析には量子論に基づく理論計算が欠かせない。本研究では、多数の軌道に存在する電子間の相互作用をあらわに取り扱う新しいXANESスペクトルの多電子系第一原理計算法を開発した。本手法を利用して、ポリアニオン型正極材料における遷移金属L2,3端XANESの理論計算を系統的に行い、実験と比較可能な theoretical fingerprint 集を作成した。

研究成果

• [雑誌論文] Impact of local strain on Ti-L_<2,3> electron energy-loss near-edge structures of BaTiO_3 : a first-principles multiplet study (2014)
  • 著者名/発表者名: Shirou Ootsuki, Hidekazu Ikeno, Yuji Umeda, Yu Yonezawa, Hiroki Moriwake, Akihide Kuwabara, Osamu Kido, Satoko Ueda, Isao Tanaka, Yoshinori Fujikawa, and Teruyasu Mizoguchi
  • 雑誌名: Microscopy, available online
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfu011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic structures of FeTiO_3-Fe_2O_3 solid solution thin films studied by soft X-ray magnetic circular dichroism and ab initio multiplet calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hojo, K. Fujita, H. Ikeno, T. Matoba, T. Mizoguchi, I. Tanaka, T. Nakamura, Y. Taketda, T. Okane and K. Tanaka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 ページ: 112408
  • DOI: 10.1063/1.4868638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mn L_<2,3>-edge X-ray absorption spectroscopic studies on charge-discharge mechanism of Li_2MnO_3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kei Kubobuchi, Masato Mogi, Hidekazu Ikeno, Isao Tanaka, Hideto Imai and Teruyasu Mizoguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 ページ: 053906
  • DOI: 10.1063/1.4864167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zr coordination change during crystallization of MgO-Al_2O_3-SiO_2-ZrO_2 glass ceramics (2014)
  • 著者名/発表者名: Christian Patzig, Thomas Höche, Yongfeng Hu, Hidekazu Ikeno, Michael Krause, Marc Dittmer, Antje Gawronski, Christian Rüssel, Isao Tanaka, and Grant S. Henderson
  • 雑誌名: J. Non-Cryst. Solids 巻: 384 ページ: 47-54
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.04.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of local coordination of Mn on Mn-L_<2,3> edge electron energy loss spectrum (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuji Nishida, Shunsuke Kobayashi, Akihito Kumamoto, Hidekazu Ikeno, Teruyasu Mizoguchi, Isao Tanaka, Yuichi Ikuhara, and Takahisa Yamamoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 114 ページ: 054906
  • DOI: 10.1063/1.4817425
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vanadium L_<2,3> XANES experiments and first-principles multielectron calculations : Impact of second-nearest neighboring cations on vanadium-bearing fresnoites (2013)
  • 著者名/発表者名: Thomas Höche, and Hidekazu Ikeno, Marisa Mäder, Grant S. Henderson, and Robert I.R. Blyth, Brian C. Sales, and Isao Tanaka
  • 雑誌名: Am. Mineral. 巻: 98 ページ: 665-670
  • DOI: 10.2138/am.2013.4335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Zr-L_<2,3> XANES in tetravalent zirconium oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno, Michael Krause, Thomas Hoöhe, Christian Patzig, Yongfeng Hu, Antje Gawronski, Isao Tanaka and Christian Rüssel
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 25 ページ: 165505
  • DOI: 10.1088/0953-8984/25/16/165505
• [学会発表] First-Principles Calculations of X-ray Absorption Spectroscopy : Density Functional and Quantum Chemical Approaches (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno
  • 学会等名: The First OPU-TKU International Symposium : on Frontier Chemistry and Materials for 21st Century
  • 発表場所: Sakai, Osaka, Japan
  • 年月日: 20131118-19
• [学会発表] Ab-Initio Multiplet Method for Transition Metal L_<2,3>-edge ELNES (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno and Teruyasu Mizoguchi
  • 学会等名: Electron Microscopy & Multiscale Modeling (EMMM2013)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20131110-11
• [学会発表] 反復法を用いた遷移金属L_<2,3>吸収端の多電子計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池野豪一
  • 学会等名: 日本金属学会秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 20130917-19
• [学会発表] First-principles Approach for XAS and RIXS from 3d Transition Metal Compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno
  • 学会等名: 8^<th> International Conference on Inelastic X-ray Scattering (IXS2013)
  • 発表場所: Menlo Park, CA, USA
  • 年月日: 20130811-16
• [学会発表] Characterization of Transition Metal Ions in Oxides using XANES/ELNES and First-Principles Calculations (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno and Isao Tanaka
  • 学会等名: 2013 Joint Symposium on Advanced Materials and their Applications (ECUST-OPU-KIST)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20130802-03
• [学会発表] Systematic ab initio multiplet calculations for L_<2,3> XAS of 3d transition metal compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno
  • 学会等名: Workshop on Fundamental Aspects of X-ray Spectroscopy : the role of 2p core hole in XAS and RIXS
  • 発表場所: Utrecht, the Netherlands
  • 年月日: 20130221-22
• [学会発表] A New Computational Scheme for Large Scale Simulations of Core-Level Spectroscopy in Strongly Correlated Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno
  • 学会等名: The 7th NanoSquare Workshop
  • 発表場所: The First Osaka Prefecture University TT-net Workshop
  • 年月日: 2013-11-27
• [学会発表] 3d遷移金属化合物におけるL_<2,3>吸収スペクトルの第一原理計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池野豪一
  • 学会等名: 第3回CMSI研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20121203-05
• [学会発表] Theory of XANES/ELNES : from quasi-particle to many-particle (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno, and Teruyasu Mizoguchi
  • 学会等名: 19th WIEN2k WORKSHOP
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20120903-07
• [学会発表] Systematic Calculations of L_<2,3> x-ray absorption spectra for 3d Transition Metal Oxides by Ab Initio Charge Transfer Multiplet Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno, Teruyasu Mizoguchi and Isao Tanaka
  • 学会等名: The 15th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure (XAFS15)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20120722-28
• [学会発表] Relativistic Configuration Interaction Calculations under the External Magnetic Field : Application to XMCD (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno, Teruyasu Mizoguchi, Isao Tanaka
  • 学会等名: XAFS theory workshop : XAFS theory and nano particles (XAFS 15 satellite)
  • 発表場所: Chiba, Japan
  • 年月日: 20120718-20
• [学会発表] 遷移金属L_<2,3> white lineの第一原理計算 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池野豪一
  • 学会等名: 第68回日本顕微鏡学会学術講演大会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20120514-16
• [学会発表] Theoretical Fingerprints of M-L_<2,3> XANES and ELNES for LiMO_2 (M=Mn,Fe,Co,Ni) by ab initio Multiplet Calculations (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ikeno, Teruyasu Mizoguchi, Yukinori Koyama, Zenpachi Ogumi, Yoshiharu Uchimoto and Isao Tanaka
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations (AMTC3)
  • 発表場所: Gifu, Japan
  • 年月日: 20120509-11
• [備考]
  • URL: http://www.nanosq.21c.osakafu-u.ac.jp/ttsl/h_ikeno.html